医学微生物学-授课讲稿:第二十一章 肠道感染病毒

第二十一章 肠道感染病毒

肠道感染执业医师病毒主要通过污染的饮食物，经消化道传播，其病毒种类繁多，包括小RNA病毒科的人类肠道病毒，呼肠病毒科中的轮状病毒属、肠道腺病毒/杯状病毒和星状病毒等。这些病毒主要经粪—口途径感染，引起消化道传染病。

第一节  肠道病毒

一、概述

肠道病毒（enterovirus)归属于小RNA病毒科（Picornaviridae),有67个血清型。人类肠道病毒包括：

1．脊髓灰质炎病毒（poliovirus)有1、2、3三型；　

2．柯萨奇病毒(coxsackievirus)分A、B两组，A组包括1~22，24型；B组包括1~6型；

3．人肠道致细胞病变孤儿病毒（简称埃可病毒)（entericcytopathogenichumanorphanvirus,ECHO)包括1~9，11~27，29~33型。

4．新肠道病毒，为1969年后陆续分离到的，包括68，69，70和71型。

二、生物学性状

病毒呈球形，直径24～30nm，核衣壳呈二十面体立体对称，无包膜。病毒衣壳由60个壳粒组成，每个壳粒由VP1、VP2、 VP3和VP4四种病毒多肽组成（如下图所示)。VP1、VP2和VP3均暴露在病毒衣壳的表面，带有中和抗原位点，VP1还与病毒吸附有关；VP4位于衣壳内部，一旦病毒VP1与受体结合后，VP4即被释出，衣壳松动，病毒基因组脱壳穿入。

病毒的基因组为单正链RNA，长约7.4kb,两端为保守的非编码区，在肠道病毒中同源性非常显著，中间为连续开放读码框架。此外，5’端共价结合一小分子蛋白质Vpg，与病毒RNA合成和基因组装配有关；3’端带有polyA尾，加强了病毒的感染性。病毒RNA为感染性核酸，进入细胞后，可直接起mRNA作用，转译出一个约2200个氨基酸的大分子前体蛋白(polyprotein),经酶切后形成病毒结构蛋白VP1～VP4和功能性蛋白。

肠道病毒抗原性都不一样，目前实际上共有67个血清型，病毒对理化因素的抵抗力较强，在污水和粪便中可存活数月；在胃肠道能耐受胃酸，蛋白酶和胆汁的作用；在pH3～9时稳定，对热、去污剂均有一定抗性，在室温下可存活数日，但50?C可迅速破坏病毒，1mol/LMgCl2或其它二价阳离子，能显著提高病毒对热的抵抗力。

三、致病性与免疫性

90％以上的肠道病毒感染为隐性感染或只出现轻微的上呼吸道感染或流感样症状：其感染特征是病毒在肠道中增值却很少引起肠道疾病；不同肠道病毒可引起相同的临床综合征，同一种病毒可引起几种不同的临床疾病。

传染源是患者或无症状带毒者；传播主要通过粪-口途径，肠道病毒以上呼吸道、咽喉和肠道为侵入门户，先在局部粘膜和咽、扁桃体等淋巴组织和肠道集合淋巴结中初步增殖，然后释放入血，形成第一次病毒血症，扩散至带有相应受体的靶组织，在靶组织中再次增殖后，引起第二次病毒血症和临床症状。脊髓灰质炎病毒识别的受体为免疫球蛋白超家族的细胞粘附分子，只有很少的组织表达这种受体，如脊髓前角细胞、背根神经节细胞、运动神经元、骨骼肌细胞和淋巴细胞等，因而限制了它的感染范围。　

肠道病毒所致的主要疾病有：

1、脊髓灰质炎：脊髓灰质炎病毒是脊髓灰质炎的病原体。病毒侵犯脊髓前角运动神经细胞，导致弛缓性肢体麻痹，多见于儿童，故亦称小儿麻痹症。机体免疫力的强弱显著影响其结局。至少90%的感染者表现为隐性感染；约5%产生流产感染。病人只出现发热、头痛、乏力、咽痛和呕吐等非特异性症状，并迅速恢复；在1%~2%的病人，病毒侵入中枢神经系统和脑膜，产生非麻痹型脊髓灰质炎或无菌性脑膜炎，患者除有上述非特异性症状外，还有颈背强直、肌痉挛等症状。只有0.1%~2.0%的病人产生最严重的结局,包括暂时性肢体麻痹,永久性弛缓性肢体麻痹,以及极少数患者发展为延髓麻痹,导致呼吸、心脏衰竭死亡。
　　由于有效的疫苗预防，脊髓灰质炎病毒野毒株的感染已显著减少，甚至罕见，但疫苗相关麻痹型脊髓灰质炎病例的出现应引起足够的重视。

2、无菌性脑膜炎、脑炎和轻瘫痪

3、疱疹性咽峡炎

4、手足口病

5、流行性胸痛

6、心肌炎和心包炎

7、眼病

肠道病毒感染后，患者可获得长期而牢固的特异性免疫，主要以体液免疫为主。在保护性免疫中抗体具有重要作用。sIgA可阻止病毒在咽喉部、肠道内的吸附和初步增殖；血清中和抗体可阻止病毒向靶组织扩散和随后引起的疾病。中和抗体在病毒感染后2～6周达高峰，并能持续多年，甚至终生，对同型病毒具有较牢固的免疫力。

四、微生物学检查法

1．病毒分离与鉴定　

病人的血液、脑脊液、心包液、咽拭和粪便等标本加抗生素处理后，接种猴肾原代或传代细胞，在细胞质中增殖，产生细胞病变。用中和试验进一步鉴定其型别。

2．血清学试验　　用发病早期和恢复期双分血清进行中和试验，若血清抗体有4倍或以上增长，则有诊断意义。

此外，用核酸杂交、PCR等分子生物学方法可检测病毒基因组的存在而进行快速诊断。同时可根据毒株核苷酸组成或序列的差异，或酶切位点的不同等来区别疫苗株与野毒株。

五、防治原则

自从50年代中期和60年代初期灭活脊髓灰质炎疫苗（IPV，Salk苗)和口服脊髓灰质炎减毒活疫苗（OPV，Sabin苗)问世并广泛应用以来，脊髓灰质炎发病率急剧下降，绝大多数发达国家已消灭了脊髓灰质炎野毒株，但在非洲、中东和亚洲发展中国家仍有野毒株的存在，因此疫苗主动免疫应继续加强，尽早实现WHO提出的2000年在全球消灭脊髓灰质炎的宿愿。

目前，IPV和OPV都是三价混合疫苗（TIPV或TOPV)，免疫后都可获得抗三个血清型脊髓灰质炎感染的免疫力。

OPV口服免疫类似自然感染，既可诱发血清抗体，预防麻痹型脊髓灰质炎的产生，又可刺激肠道局部产生sIgA，阻止野毒株在肠道的增殖和人群中的流行。此外，服苗后OPV在咽部存留1~2周，从粪便中排出达几周，因而疫苗病毒的传播使接触者形成间接免疫。我国自1986年实行卫生部颁布的2月龄开始连服三次TOPV，每次间隔一个月，4岁时加强一次的免疫程序可保持持久免疫力。

IPV不能产生肠道免疫，接种剂量大，使用不方便，免疫接种面必须广泛等缺点使其在世界范围内很快被OPV所代替。事实上80年代后期最初的灭活疫苗已改进为抗原性较好的增效IPV，三剂疫苗接种后，抗三个型别抗体的产生率为99%~100%，也能诱导低水平的粘膜免疫。芬兰、法国、荷兰、挪威、瑞典使用IPV后已控制并消灭了脊髓灰质炎，证明了IPV的效果。

  Sabin疫苗（TOPV)和Salk疫苗（TIPV)的比较如下表所示：

项   目   Sabin疫苗（TOPV)   Salk疫苗（TIPV)

接种方法   口服糖丸肌肉注射

抗体产生   SIgA、血清抗体 血清抗体

间接免疫   能通过接种者粪便

 排毒免疫更多人群

稳定性 差,不易保存易保存

副作用 极少数引起VAPP

免疫效果   更好好 

由于OPV热稳定性差，保存、运输、使用要求高，有毒力回复的可能，特别是从1979年以来，美国所发生的麻痹型脊髓灰质炎都与疫苗株有关，所谓疫苗相关麻痹型脊髓灰质炎（VAPP)，因此，新的免疫程序建议最初两次免疫使用IPV以排除VAPP发生的危险。

第二节  轮状病毒

一、概述

轮状病毒是1973年澳大利亚学者Bishop等在急性非细菌性胃肠炎儿童十二指肠粘膜超薄切片中首次发现，是人类、哺乳动物和鸟类腹泻的重要病原体。　　二、生物学性状

形态：病毒颗粒为球形，直径60～80nm，双层衣壳，无包膜，负染后在电镜下观察，病毒外形呈车轮状。（如下图所示)

基因组及其编码的蛋白质：病毒核心有病毒核酸和RNA合成酶，其核酸为双链RNA，约18550bp，由11个基因片段组成。每个片段含一个开放读码框架，分别编码6个结构蛋白（VP1、VP2、VP3、VP4、VP6、VP7)和5个非结构蛋白（NSP1~NSP5)。

VP6位于内衣壳，为组和亚组特异性抗原；VP4和VP7位于外衣壳，VP7为糖蛋白，是中和抗原，决定病毒血清型，VP4为病毒的血凝素，亦为重要的中和抗原。VP!~VP3位于核心。

非结构蛋白为病毒酶或调节蛋白，在病毒复制中起主要作用。

分型：根据内衣壳VP6的抗原性，轮状病毒可分为7个组（A~G)。A组轮状病毒根据VP6又分为4个亚组（I、II、I+II、非I非II)。另外A组根据表面中和抗原VP7和VP4分14个G血清型（VP7为糖蛋白)和19个P血清型（VP4为蛋白)。

抵抗力：在粪便中存活数天到数周。耐乙醚、酸、碱和反复冻融，pH适应范围广（pH3.5～10)。在室温下相对稳定，55?C30分钟可被灭活.

三、致病性和免疫性

轮状病毒呈世界性分布，A～C组轮状病毒能引起人类和动物腹泻，D～G组只引起动物腹泻。A组轮状病毒最为常见，主要流行的血清型为G1P8、G2P4、G3P8和G4P8，是引起6个月～2岁婴幼儿严重胃肠炎的主要病原体占病毒性胃肠炎的80%以上，是导致婴幼儿死亡的主要原因之一。传染源是病人和无症状带毒者，病人每克粪便中排出的病毒体可达1010个，粪-口是主要的传播途径。病毒还可能通过呼吸道传播，从有呼吸道症状儿童的呼吸道分泌物中曾检出轮状病毒的存在，在动物中已证明气溶胶可传播病毒。温带地区晚秋和冬季是疾病发生的主要季节。

病毒侵入人体后在小肠粘膜绒毛细胞内增殖，病毒基因产物VP4为主要致病因子，造成细胞溶解死亡，微绒毛萎缩、变短、脱落；腺窝细胞增生、分泌增多，导致严重腹泻，水和电解质的丧失。潜伏期为24~48小时，突然发病，发热、水样腹泻、呕吐和脱水，一般为自限性，可完全恢复。但当婴儿营养不良或已有脱水，若不及时治疗，是导致婴儿死亡的主要原因。

B组病毒可在年长儿童和成人中产生暴发流行，但至今仅在我国有过报道。1982～1983年，该组病毒在我国东北，西北矿区青壮年工人中引发了大规模霍乱样腹泻流行，患者达数十万人。

C组病毒对人的致病性类似A组，但发病率很低。

感染后机体可产生型特异性抗体IgM和IgG，对同型病毒有保护作用，特别是肠道sIgA。对异型只有部分保护作用，细胞免疫亦有交叉保护作用。
　　四、微生物学检查法

1、检测病毒或病毒抗原

由于在腹泻高峰时，患者粪便中存在大量病毒颗粒，运用电镜、ELISA或乳胶凝集试验很容易检出病毒或其抗原。轮状病毒有特殊形态结构，应用直接电镜检查，其诊断率达90%～95%。直接或间接ELISA法检测轮状病毒，既可定量亦能进行G、P分型。

2、分子生物学检测技术：使用聚丙烯酰胺凝胶电泳法，根据A、B、C三组轮状病毒11个基因片段特殊分布图形进行分析判断，在临床诊断和流行病学调查中有重要意义，使用RT-PCR法不仅检测灵敏度高，利用引物设计技术还可进行G、P分型。

3、细胞培养：轮状病毒可在原代猴肾细胞传代MA104猴肾上皮细胞等中增殖，胰酶预处理病毒可加强其对细胞的感染性，但因病毒培养程序较复杂，非临床诊断常用方法。

五、防治原则　

主要是控制传染源，切断传播途径，严密消毒可能污染的物品。另外，洗手也很重要。治疗主要是及时输液，纠正电解质平衡等支持疗法，以减少婴儿的死亡率。特异性减毒活疫苗正在研究中。大多疫苗来自猴和牛轮状病毒，因它们与人轮状病毒有共同抗原，但对人不致病，故可提供交叉保护，以减轻病情。利用基因重组含有人轮状病毒主要流行血清型的基因片段的疫苗正在进行人群试验，效果与自然感染获得的保护相似，可望获得批准应用。

第三节　　其他

一、肠道腺病毒

肠道腺病毒(entericadenovirus,Ead)40、41、42三型已证实是引起婴儿病毒性腹泻的第2位病原体。因腹泻而住院治疗的病人中，15%是由肠道腺病毒引起的。根据DNA同源性和血凝格局，它们归属于人类腺病毒F组，其形态结构、基因组成、复制特点、致病和免疫与其它腺病毒基本一致，但不易在通常用于分离腺病毒的细胞中增殖，后用腺病毒5型DNA转染的人胚肾细胞，能持续表达E1A和E1B的Graham细胞才分离成功。我国学者应用A549细胞分离40型亦获得成功。世界各地均有小儿腺病毒胃肠炎报告，主要经粪-口传播，四季均可发病，以夏季多见。主要侵犯5岁以下小儿，引起腹泻，很少有发热或呼吸道症状。

二、杯状病毒

引起人类胃肠炎的杯状病毒(calicivirus)包括小圆形结构化病毒（smallroundstructuredvirus，SRSV)和“典型”杯状病毒（“classic”calicivirus)。SRSVs与其它在肠道中发现的小圆形病毒之间的区别是有明显的表面结构和高低不平的棱（‘ragged’edge)，其原型病毒为1972年在美国Norwalk一所小学流行性胃肠炎暴发中发现的诺瓦克（Norwalk)病毒。SRSVs病毒成员庞杂，现根据其基因序列，已将SRSVs分为两个基因组。

“典型”杯状病毒于1976年从小儿粪便中发现，属人杯状病毒（HuCVs)。其形态特点是其表面有杯状凹陷，棱高低不平。如沿三重对称轴观察时可见中间1个，四周6个杯状凹陷（如下图所示)。

杯状病毒科的特点是球形，SRSVs大小约27nm，HuCVs31～38nm，无包膜。基因www.med126.com组为正单链RNA，7.3～7.7kb，有三个开放读码框架。只有一种衣壳蛋白。尚不能细胞培养，也无合适动物模型。

SRSV是世界上引起非细菌性胃肠炎暴发流行最重要的病原体，血清学研究也证实这一点。流行季节为冬季，可累及任何年龄组，学校、家庭、医院、度假村等集体机构均可发生流行。在美国成人无菌性急性胃肠炎的暴发中有42%由该类病毒引起，我国尚未有暴发流行的报道。病人、隐性感染者、健康带毒者为传染源。粪-口为主要传播途径，其次为呼吸道。传染性强。污染的水源和食物，尤其是海产品是引起流行的重要原因。
　　SRSV感染引起小肠绒毛轻度萎缩和粘膜上皮细胞的破坏。潜伏期约24小时，突然发病，恶心、呕吐、腹痛和轻度腹泻，呈自限性，无死亡发生。感染后可产生相应抗体。Norwalk病毒血清流行病学调研表明5岁以下抗体阳性率为20%，18～35岁为45%，45～65岁为55%～60%，亦有高达89.7%的报道。但在发展中国家，到5岁时抗体检出率几达100%。抗体保护作用不明确。HuCV主要引起5岁以下小儿腹泻，但发病率很低。据英国报告资料，其引起的腹泻只占病毒性胃肠炎的0.8%～0.9%。其临床症状类似轻型轮状病毒感染。

三、星状病毒

星状病毒属包括人、哺乳动物和鸟类星状病毒。人星状病毒于1975年从腹泻婴儿粪便中分离得到，球形，28～30nm，无包膜，电镜下表面结构呈星形，有5～6个角（如下图所示)。

核酸为单正链RNA，7.0kb，两端为非编码区，中间有三个重叠的开放读码框架。在有胰酶存在下星状病毒可在某些培养细胞（如大肠癌细胞)中生长并产生CPE。
　　该病毒呈世界性分布，粪-口传播，易感者为5岁以下婴幼儿，其中5%～20%为隐性感染。在温带地区，冬季为流行季节，但发病率只占病毒性腹泻的2.8%。
　　病毒侵犯十二指肠粘膜细胞，并在其中大量增殖，造成细胞死亡，释放病毒于肠腔中。在急性期，粪中病毒可达1010病毒体/克，是医院内感染的主要病原体。潜伏期3～4天，症状包括发热、头痛、恶心、腹泻，后者可持续2～3天，甚至更长。感染后可产生抗体，3～4岁的儿童抗体阳性率为64%，5～10岁可达87%，抗体有保护作用，免疫力较牢固。